CN102643083B - 用于生产软磁铁氧体磁芯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，包括以下工序：原料混合、预烧、球磨、造压制成型、二次烧结、磨加工、检测，磨加工工序中采用一体式磁吸双面磨床。采用本发明方法生产的磁芯具有高的磁导率，又具有低的损耗因数，同时还能节省能源；磁芯色泽均匀，端面平整，表面光洁；提高了球磨效率和混料的均匀性、球形度；采用低温烧结工艺，调节各个阶段升温速率、降温速率，促进材料铁氧体化，可以有效控制晶粒尺寸；改善了起始磁导率温度特性。
Description
技术领域
本发明涉及磁芯的生产方法领域，具体的是一种用于生产软磁铁氧体磁芯的方法。
背景技术
现有的软磁铁氧体磁芯生产工艺中，磨加工采用普通的磨床对其进行单面轮流磨削，效率低下，而且因为铁氧体磁芯是一种脆硬的固态元件，应轻拿轻放，避免撞击和摔跌，二采用传统的磨削方法，安装次数过多，容易导致磁芯损坏，操作麻烦，容易出现尺寸上偏差较大的现象。
现有的软磁铁氧体磁芯球磨多数采用匀速转动的球磨方式，粉料的粒度分布不理想，导致磁性能很难提高。针对球磨机高速运转时破碎效果较好、低速运转时研磨效果较好的情况，本产品在不同球磨时间段采用不同的球磨机转速（球磨初期转速较高，球磨后期转速较低），使粉料达到微米级，粒度分布趋于正态分布，提高了球磨效率和混料的均匀性、球形度。
传统的烧结工艺由于烧结温度高、能源消耗大非常不利于节约能源及环保。通过试验，确定了研发产品的二次烧结温度曲线、烧结停留时间等最佳工艺参数：采用低温烧结工艺，调节各个阶段升温速率、降温速率，促进材料铁氧体化，有效控制晶粒尺寸。
发明内容
本发明提供了一种用于生产软磁铁氧体磁芯的方法。
本发明的技术方案：
用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，包括以下工序：原料混合、预烧、球磨、造压制成型、二次烧结、磨加工、检测，其特征在于：所述的磨加工工序中采用一体式磁吸双面磨床，所述的一体式磁吸双面磨床，包括输送平台一和输送平台三，所述的输送平台一和输送平台三之间固定安装有砂轮一，所述的砂轮一上方安装有输送平台二，所述的输送平台三上方固定安装有砂轮二，所述的砂轮一、二上下可调；所述的输送平台一、二、三内部通过安装有磁性元件使之分别拥有向下、向上、向下的磁力。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的原料混合工序中软磁铁氧体的主配方（摩尔百分比）为：Fe2O3 51～56mol%、MnO2 22～29mol%、ZnO 20～25mol%，并添加合适的改性杂质：0.001～0.25wt%（其中含有：P2O5 0.001～0.005wt%、CaO 0.01～0.05wt%、SiO2 0.005～0.02wt%、Bi2O3 0.005～0.05wt%、MoO3 0.002～0.02wt%、Nb2O5 0.005～0.02wt%、Ta2O5 0.01～0.05wt%、ZrO2 0.01～0.05wt%）。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的预烧工序中，将原料混合工序后的原料在800℃～900℃的条件下预烧1～3小时得到预烧料。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的球磨工序中，将预烧工序中得到的预烧料放入振动砂磨机中，同时加入辅助成分、去离子水（相对于锰锌铁氧体材料成分的总量重量百分比）50wt%和聚乙烯醇0.6～1.0wt%，砂磨0.5～2小时得浆料；砂磨包括多个阶段，各阶段砂磨机的转速先快后慢，第一阶段转速为50～100转/分钟，球磨20～90分钟，第二阶段转速为30～50转/分钟，球磨30～60分钟，完成球磨。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的造粒工序中，是将球磨工序中得到的浆料通过喷雾造粒机制成30～100μm的颗粒。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的压制成型工序中，是将造粒工序中得到的颗粒装入漏斗型料筒中，安装好相应的环形磁芯模具，调整好合适的压力（300kg/cm2），启动液压机，便可自动进行填料、刮平、施压和脱模，压制出密度均匀的磁芯毛坯；另外，为了容易脱模，压制过程中可以加入硬脂酸锌0.03wt%；出模时坯件的密度达到3g/cm3为宜；压制坯件的速率为20-25次/分钟；压制后毛坯应置于干燥、通风的环境中自然晾干48小时左右。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的二次烧结工序中，将成型后的磁芯毛坯放入氮气气氛保护推板窑内，在氧含量为1%～8%的平衡气氛中烧结，烧结温度为1350～1420℃，烧结时间为2～8小时。烧结先以小于300℃/小时的升温速率由室温升至1200℃，再以小于100℃/小时的升温速率由1200℃升至1350～1420℃，然后在1350～1420℃保温烧结2～8小时。烧结降温是先以小于100℃/小时的降温速率降温至1000℃，再以小于250℃/小时的降温速率降温至室温。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的磨加工工序中，是将二次烧结工序中得到的磁芯排列在所述的一体式磁吸双面磨床的输送平台一上运送，至末端时，被所述的输送平台二吸附，有砂轮一磨削，之后至输送平台二的末端，由输送平台三吸附，磨削另外一面，使之必须的端面的尺寸精确度为±0.1mm，得到磁芯产品。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的检测工序中，分别采用游标卡尺、电感自动测量仪、功耗测试仪、磁性参数自动测量装置检测磁芯外形尺寸、电感、功耗和磁性参数，且需要目测其是否色泽均匀、端面平整、光滑。
本发明的优点：
采用本发明方法生产的磁芯具有高的磁导率，又具有低的损耗因数，同时还能节省能源；磁芯色泽均匀，端面平整，表面光洁；
在不同球磨时间段采用不同的球磨机转速（球磨初期转速较高，球磨后期转速较低），使粉料达到微米级，粒度分布趋于正态分布，提高了球磨效率和混料的均匀性、球形度；
采用低温烧结工艺，调节各个阶段升温速率、降温速率，促进材料铁氧体化，可以有效控制晶粒尺寸；
采用低熔点物质P2O5-MoO3-Bi2O3掺杂组合。MoO3主要增加晶格内的空位，提高晶界的移动能力，从而促进晶粒的生长；P2O5熔点较低（563摄氏度），促进液相烧结，降低了材料的烧结温度；Bi2O3降低气孔率，促进晶粒的生长及快速致密化，显著提高材料烧结密度，这些都增大了起始磁导率。
在软磁铁氧体材料中还采用CaO-SiO2-ZrO2-Nb2O5-Ta2O5掺杂组合，CaO、SiO2都集中在晶粒边界上，使晶粒边界增厚，从而在晶界形成了高电阻率的阻挡层，增大材料的晶界电阻率，降低了相对损耗因数。ZrO2-Nb2O5-Ta2O5使磁晶各向异性常数和饱和磁致伸缩系数减小，得到了较低的温度系数，改善了起始磁导率温度特性。
附图说明
图1为本发明一体式双面磁吸磨床的结构示意图。
图2为本发明的工艺路线图。
具体实施方式
参见附图，用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，包括以下工序：原料混合、预烧、球磨、造压制成型、二次烧结、磨加工、检测，磨加工工序中采用一体式磁吸双面磨床，所述的一体式磁吸双面磨床，包括输送平台一1和输送平台三3，所述的输送平台一1和输送平台三3之间固定安装有砂轮一4，所述的砂轮一4上方安装有输送平台二2，所述的输送平台三3上方固定安装有砂轮二5，所述的砂轮一4、二5上下可调；所述的输送平台一1、二2、三3内部通过安装有磁性元件使之分别拥有向下、向上、向下的磁力。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的原料混合工序中软磁铁氧体的主配方（摩尔百分比）为：Fe2O3 51～56mol%、MnO2 22～29mol%、ZnO 20～25mol%，并添加合适的改性杂质：0.001～0.25wt%（其中含有：P2O5 0.001～0.005wt%、CaO 0.01～0.05wt%、SiO2 0.005～0.02wt%、Bi2O3 0.005～0.05wt%、MoO3 0.002～0.02wt%、Nb2O5 0.005～0.02wt%、Ta2O5 0.01～0.05wt%、ZrO2 0.01～0.05wt%）。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的预烧工序中，将原料混合工序后的原料在800℃～900℃的条件下预烧1～3小时得到预烧料。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的球磨工序中，将预烧工序中得到的预烧料放入振动砂磨机中，同时加入辅助成分、去离子水（相对于锰锌铁氧体材料成分的总量重量百分比）50wt%和聚乙烯醇0.6～1.0wt%，砂磨0.5～2小时得浆料；砂磨包括多个阶段，各阶段砂磨机的转速先快后慢，第一阶段转速为50～100转/分钟，球磨20～90分钟，第二阶段转速为30～50转/分钟，球磨30～60分钟，完成球磨。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的造粒工序中，是将球磨工序中得到的浆料通过喷雾造粒机制成30～100μm的颗粒。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的压制成型工序中，是将造粒工序中得到的颗粒装入漏斗型料筒中，安装好相应的环形磁芯模具，调整好合适的压力（300kg/cm2），启动液压机，便可自动进行填料、刮平、施压和脱模，压制出密度均匀的磁芯毛坯。另外，为了容易脱模，压制过程中可以加入硬脂酸锌0.03wt%；出模时坯件的密度达到3g/cm3为宜；压制坯件的速率为20-25次/分钟；压制后毛坯应置于干燥、通风的环境中自然晾干48小时左右。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的二次烧结工序中，将成型后的磁芯毛坯放入氮气气氛保护推板窑内，在氧含量为1%～8%的平衡气氛中烧结，烧结温度为1350～1420℃，烧结时间为2～8小时。烧结先以小于300℃/小时的升温速率由室温升至1200℃，再以小于100℃/小时的升温速率由1200℃升至1350～1420℃，然后在1350～1420℃保温烧结2～8小时。烧结降温是先以小于100℃/小时的降温速率降温至1000℃，再以小于250℃/小时的降温速率降温至室温。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的磨加工工序中，是将二次烧结工序中得到的磁芯排列在所述的一体式磁吸双面磨床的输送平台一上运送，至末端时，被所述的输送平台二2吸附，有砂轮一4磨削，之后至输送平台二2的末端，由输送平台三3吸附，磨削另外一面，使之必须的端面的尺寸精确度为±0.1mm，得到磁芯产品。
所述的用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，其特征在于：所述的检测工序中，分别采用游标卡尺、电感自动测量仪、功耗测试仪、磁性参数自动测量装置检测磁芯外形尺寸、电感、功耗和磁性参数，且需要目测其是否色泽均匀、端面平整、光滑。
Claims (1)
1.一种用于生产软磁铁氧体磁芯的方法，包括以下工序：原料混合、预烧、球磨、造粒、压制成型、二次烧结、磨加工、检测，其特征在于：所述的磨加工工序中采用一体式磁吸双面磨床；所述的一体式磁吸双面磨床，包括输送平台一和输送平台三，所述的输送平台一和输送平台三之间固定安装有砂轮一，所述的砂轮一上方安装有输送平台二，所述的输送平台三上方固定安装有砂轮二，所述的砂轮一、二上下可调；所述的输送平台一、二、三内部通过安装有磁性元件使之分别拥有向下、向上、向下的磁力；
所述的原料混合工序中软磁铁氧体的主配方摩尔百分比为：Fe2O3 51～56mol%、MnO2 22～29mol%、ZnO 20～25mol%，并添加合适的改性杂质：0.001～0.25wt%，其中含有：P2O5 0.001～0.005wt%、CaO 0.01～0.05wt%、SiO2 0.005～0.02wt%、Bi2O3 0.005～0.05wt%、MoO3 0.002～0.02wt%、Nb2O5 0.005～0.02wt%、Ta2O5 0.01～0.05wt%、ZrO2 0.01～0.05wt%；
所述的预烧工序中，将原料混合工序后的原料在800℃～900℃的条件下预烧1～3小时得到预烧料；
所述的球磨工序中，将预烧工序中得到的预烧料放入振动球磨机中，同时加入辅助成分、相对于锰锌铁氧体材料成分总量的50wt%的去离子水和0.6～1.0wt%的聚乙烯醇，球磨0.5～2小时得浆料；球磨包括多个阶段，各阶段球磨机的转速先快后慢，第一阶段转速为50～100转/分钟，球磨20～90分钟，第二阶段转速为30～50转/分钟，球磨30～60分钟，完成球磨；
所述的造粒工序中，是将球磨工序中得到的浆料通过喷雾造粒机制成30～100μm的颗粒；
所述的压制成型工序中，是将造粒工序中得到的颗粒装入漏斗型料筒中，安装好相应的环形磁芯模具，调整好合适的压力300kg/cm2，启动液压机，便自动进行填料、刮平、施压和脱模，压制出密度均匀的磁芯毛坯；另外，为了容易脱模，压制过程中加入硬脂酸锌0.03wt%；出模时坯件的密度达到3g/cm3；压制坯件的速率为20-25次/分钟；压制后毛坯应置于干燥、通风的环境中自然晾干48小时；
所述的二次烧结工序中，将成型后的磁芯毛坯放入氮气气氛保护推板窑内，在氧含量为1%～8%的平衡气氛中烧结，烧结温度为1350～1420℃，烧结时间为2～8小时；烧结先以小于300℃/小时的升温速率由室温升至1200℃，再以小于100℃/小时的升温速率由1200℃升至1350～1420℃，然后在1350～1420℃保温烧结2～8小时；烧结降温是先以小于100℃/小时的降温速率降温至1000℃，再以小于250℃/小时的降温速率降温至室温；
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所述的检测工序中，分别采用游标卡尺、电感自动测量仪、功耗测试仪、磁性参数自动测量装置检测磁芯外形尺寸、电感、功耗和磁性参数，且需要目测其是否色泽均匀、端面平整、光滑。
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